TWI671585B - 相移空白罩幕以及相移光罩 - Google Patents

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申澈
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梁澈圭
申昇協
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Abstract

根據本公開的相移空白罩幕包括具有多層膜結構的相移 膜，該多層膜結構包括位於透明基板上的兩層或更多層，其中相移膜僅含有矽(Si)，或者含有矽(Si)化合物而基本上不含過渡金屬。根據本公開的相移膜由不含過渡金屬的矽(Si)基材料製成，由此提供了這樣的相移空白罩幕及相移光罩，其耐曝光光線的耐曝光性及耐化學品清潔的耐化學品性優異，能夠精確地控制圖案的臨界尺寸(CD)，並延長了光罩的使用壽命。

Description

相移空白罩幕以及相移光罩
[相關申請的交叉引用]
本申請要求於2017年5月18日向韓國智慧財產權局提交的韓國專利申請第10-2017-0061671號的優先權，其公開內容透過引用併入本文。
本發明涉及相移空白罩幕及其製造方法，並且更具體地涉及這樣的相移空白罩幕及其製造方法，所述相移空白罩幕適合於使用KrF及ArF準分子雷射器來製造半導體器件的製程，並且所述相移空白罩幕包括具有改善的耐化學品性及耐曝光性的相移膜。
目前，高級半導體微製造技術已經變得非常重要，其能夠滿足大型積體電路的高度集成化所伴隨的電路圖案的小型化的需求。在高積體電路的情況下，由於集成化、用於層間連接的接觸孔圖案(contact hole pattern)以及用於高速操作及低功耗的電路佈線的小型化，對電路佈置等的技術需求日益增加。為了滿足 這些要求，在製造記錄有原始電路圖案的光罩中，還需要用於微型化及更精確的電路圖案的光刻技術。
已經開發了這種光刻技術以縮短曝光光線的波長(例如，436nm的g線，405nm的h線，365nm的i線，248nm的KrF及193nm的ArF)，以便提高半導體電路圖案的解析度。然而，雖然曝光光線的波長縮短對解析度的提高有很大作用，但對焦深(depth of focus；DoF)有不利的影響，從而導致對設計諸如透鏡之類的光學系統造成沉重負擔的問題。
因此，為了解決上述問題，已經開發了這樣一種相移罩幕，其使用用於將曝光光線的相位偏移180°的相移膜以改善解析度及DoF。相移空白罩幕具有這樣的結構，其中在透明基板上層疊有相移膜、遮光膜及光阻劑膜，該相移空白罩幕在半導體光刻製程中作為用於臨界尺寸(critical dimension；CD)不高於90nm的高精度空白罩幕從而應用於浸入式光刻及248nm的KrF以及193nm的KrF的光刻。
同時，殘留在空白罩幕或光罩上的顆粒必須透過反復的清潔製程去除，因為這些顆粒會導致缺陷圖案。在這種情況下使用的清潔液可以包括硫酸過氧化氫混合物、臭氧溶液、氨過氧化氫混合物等。硫酸過氧化氫混合物是強氧化劑，透過硫酸及過氧化氫的混合物會獲得強氧化過程，臭氧溶液是透過將臭氧溶解在水中而獲得的，並用於代替硫酸過氧化氫混合物。氨過氧化氫混合物是透過氨及過氧化氫的混合物而得到的清潔劑，當將空白罩 幕或光罩的表面浸入氨過氧化氫混合物中時，透過氨的溶解及過氧化氫的氧化，使附著於表面上的有機異物脫離並離開表面，由此進行清潔。這種化學清潔從空白罩幕或光罩上去除顆粒或污染物，但會損壞空白罩幕或光罩的薄膜。
此外，含有鉬(Mo)等過渡金屬的矽(Si)基薄膜存在如下問題：在曝光製程期間，ArF準分子雷射器會改變其圖案的尺寸。圖案尺寸的這種變化是指矽(Si)基薄膜被曝光光線及水的能量氧化並且線寬尺寸逐漸增大的現象。該現象可透過清潔製程得到控制，但重複的清潔製程會改變光學膜的性質。
在化學清潔及曝光製程期間，光學膜的特性的變化大大影響CD的變化，這是因為期望的圖案尺寸是微型化的。例如，臨界尺寸的5nm的變化在100nm以上的常規圖案中是不顯著的，但是在32nm以下、特別是22nm以下的圖案下是嚴重的。
近來，使用了這樣的罩幕，該罩幕中所採用的相移膜除了包含矽(Si)及諸如鉬(Mo)之類的過渡金屬之外，還含有氮(N)。然而，如上所述，對於採用主要含有過渡金屬及矽(Si)的相移膜的空白罩幕，其容易受到清潔製程的影響，並且具有以下問題：由於透過重複曝光製程在相移膜的表面上形成氧化層，因此圖案線寬的尺寸逐漸增加。
因此，本公開的一方面在於提供一種製造相移空白罩幕 及光罩的方法，該相移空白罩幕及光罩包括由不含過渡金屬的矽(Si)基材料製成的相移膜，因此具有優異的耐化學品性及耐曝光性。
根據本公開的一個實施方案，可以提供在透明基板上至少具有相移膜及抗蝕劑膜的相移空白罩幕，其中該相移膜具有單層結構或包括兩層或更多層的多層膜結構，並且該相移膜包含矽(Si)及矽(Si)化合物中的一種，且基本上不包含過渡金屬。
第一相移膜可以包含矽(Si)及氮(N)，其中矽(Si)的含量為40原子%至80原子%。
第二相移膜可以包含矽(Si)、氮(N)及氧(O)，其中矽(Si)的含量為10原子%以上，氮(N)的含量為3原子%以上，並且氧(O)的含量為6原子%以上。
與第一相移膜相比，第二相移膜的相位度數及透射率的變化相對於厚度變化率而言較小。
可以進一步提供設置在相移膜上並且相對於相移膜具有蝕刻選擇性的遮光膜。
可以進一步提供設置在遮光膜上並且相對於遮光膜具有蝕刻選擇性的硬質罩膜。
可以進一步提供設置在硬質罩膜上並且相對於硬質罩膜具有蝕刻選擇性的金屬膜。
100、200、300‧‧‧相移空白罩幕
102‧‧‧透明基板
104‧‧‧相移膜
106‧‧‧遮光膜
108‧‧‧硬質罩膜
110‧‧‧金屬膜
112‧‧‧抗蝕劑膜
114‧‧‧第一相移膜
116‧‧‧第二相移膜
透過以下結合附圖對示例性實施方案的描述，上述及/或其他方面將變得清楚並且更容易理解，其中：圖1示出了根據本公開的第一結構的相移空白罩幕的截面圖；圖2示出根據本公開的相移膜的截面圖；圖3示出了根據本公開的第二結構的相移空白罩幕的截面圖；圖4示出了根據本公開的第三結構的相移空白罩幕的截面圖。
在下文中，將參考附圖更詳細地描述本發明的實施方案。然而，提供這些實施例只是為了說明的目的，而不應該被解釋為限制本發明的範圍。因此，本領域普通技術人員將會理解，可以從這些實施例中做出各種修改及等同物。此外，本發明的範圍必須在所附權利要求中限定。
圖1示出了根據本公開的第一結構的相移空白罩幕的截面圖，圖2示出了根據本公開的相移膜的截面圖。
參考圖1及圖2，根據本公開的第一結構的相移空白罩幕100至少包括依次形成在透明基板102上的相移膜104、遮光膜106及抗蝕劑膜112。
透明基板102的尺寸為6英寸×6英寸×0.25英寸(寬×長×厚)，並且對於波長為200nm以下的曝光光線的透射率為90%以上。
可以透過濺射製程，利用電漿開/關、施加到靶上的功率的變化、反應氣體的比例變化等來實現組成或組成比變化的多層膜或連續膜，由此形成相移膜104。在此，連續膜是指在濺射製程中透過改變在電漿下注入的反應氣體而形成的膜。
相移膜104僅包含矽(Si)或者包含矽(Si)化合物，該矽化合物除了矽(Si)之外，還包含氧(O)、氮(N)及碳(C)中的一種或多種輕元素，所述矽(Si)化合物例如為SiO、SiN、SiC、SiON、SiCO、SiCN或SiCON，相移膜104基本上不含鉬(Mo)等過渡金屬，並且可以進一步包含硼(B)。
當相移膜由包含過渡金屬(例如鉬(Mo))的矽化合物製成時，清潔溶液會使相移膜高度劣化，因此當相移膜被重複的清潔製程損壞時，其厚度減小並且透射率及相位度數改變，從而不能達到最終所需的光學性能。另一方面，與包含過渡金屬矽或過渡金屬矽化合物的相移膜相比，由不含過渡金屬的矽(Si)或矽(Si)化合物製成的相移膜104對諸如臭氧(O3)、熱DI、氨(NH4OH)、硫酸(H2SO4)等的清潔溶液具有更高的耐受性。
此外，當相移膜包含過渡金屬時，相移膜具有在包括重複曝光的晶圓光刻製程期間與氧(O)結合，從而使圖案的CD增加的問題。另一方面，由不含過渡金屬的矽(Si)或矽(Si)化合物製成的相移膜104將CD增加的問題最小化，因此延長了光罩的壽命。
因此，根據本公開的相移膜104由矽(Si)或矽(Si)化 合物形成而不含過渡金屬。
相移膜104是透過使用矽(Si)靶或添加有硼(B)的矽(Si)靶的濺射方法形成的。當向矽(Si)靶添加硼(B)時，靶具有高導電性，因此減少了在形成薄膜時產生的缺陷。在這種情況下，硼(B)摻雜的矽靶的電阻率為1.0E-04Ω.cm至1.0E+01Ω.cm，優選為1.0E-03Ω.cm至1.0E-02Ω.cm。當靶具有高電阻率時，在濺射製程中會出現電弧等異常放電現象，從而導致薄膜性能出現缺陷。
此外，用於形成相移膜104的矽(Si)靶是透過使用柱狀結晶或單結晶方法製造的。柱狀結晶靶具有5mm至20mm的晶粒尺寸。在這種情況下，晶粒尺寸在距晶塊底部20mm距離處為15mm，晶粒尺寸在距晶塊底部150mm距離處為17mm，並且晶粒尺寸在距晶塊底部280mm距離處為20mm。結果，晶粒尺寸隨著從晶塊的邊緣向中心移動而變大。此外，矽(Si)靶在經受加壓時被破壞，因此無法執行HP或HIP製程。然而，矽(Si)靶可以在低溫及低壓下進行HP或HIP製程。為了防止破裂現象，柱狀結晶靶及單晶靶具有這樣的機械性能，例如HV強度為800以上，彎曲強度為100Mpa以上。
此外，根據本公開，作為在濺射製程期間使缺陷最小化的方法，可以使靶雜質的含量最小化。在這些雜質中，碳(C)及氧(O)的含量可以低於或等於30.0ppm，優選低於或等於5.0ppm。除了碳(C)及氧(O)之外，其他雜質(Al、Cr、Cu、Fe、 Mg、Na、K等)的含量可優選低於或等於1.0ppm，更優選低於或等於0.05ppm。
相移膜104可以包括單層膜或具有兩層或更多層結構的多層膜。當相移膜包括單層膜時，可以形成包含矽(Si)及氮(N)的氮化物相移膜，並且優選地形成為SiN膜。
另一方面，當相移膜104具有雙層結構時，相移膜104可以由兩種結構形成。
參考圖2，相移膜104可以包括用於主要控制相位度數及透射率的第一相移膜114，以及用於防止相移膜104被清潔溶液溶解或腐蝕的劣化現象，其中清潔溶液用於製造光罩時的清潔製程中。
為此，第一相移膜114可以例如包含矽(Si)及氮(N)，並且第一相移膜114占相移膜104的總厚度的80%以上。第一相移膜114含有40原子%至80原子%的矽(Si)，其餘為氮(N)。
第二相移膜116例如可以包含矽(Si)、氧(O)及氮(N)，並且第二相移膜116占相移膜104的總厚度的20%以上。關於根據厚度的變化而改變的相位度數及透射率，第二相移膜116的變化小於第一相移膜114的變化。第二相移膜116包含10原子%以上的矽(Si)、3原子%以上的氮(N)及6原子%以上的氧(O)。第二相移膜116可以含有1原子%以上的碳(C)。
相移膜104的厚度可以為50nm至90nm，並且厚度優選為80nm以下。這裡，第一相移膜114的厚度為50nm以上，並且 第二相移膜116的厚度為10nm以下。
同時，當相移膜104具有雙層結構時，相移膜104可以包括：第一相移膜114，其用作主要控制透射率的透射控制層；及第二相移膜116，其用作主要控制相位度數的相移控制層。
為此，第一相移膜114可以例如包含矽(Si)及氮(N)。第一相移膜114包含40原子%至80原子%的矽(Si)，其餘為氮(N)。為了控制透射率，將氮(N)含量設為低水準。
第二相移膜116可以例如包含矽(Si)及氮(N)。為了控制相位度數，氮(N)的含量高於第一相移膜114，並且優選等於或高於10原子%。
相移膜104的厚度為50nm至90nm，第一相移膜114的厚度為20nm以下，並且第二相移膜116的厚度為40nm以上。
儘管沒有示出，但是最外層薄膜(即，第三相移膜)可以由氮氧化矽(SiON)製成並且額外地形成在第二相移膜116上，以提高相移膜104表面上的耐化學品性。此外，氮氧化矽(SiON)可以被氮化矽(SiN)代替，並且可以添加有碳(C)。此處，可以透過使用反應氧化氣體、離子束、電漿表面處理在真空或氧氣氣氛下進行離子鍍，或透過使用快速熱處理(rapid thermal process；RTP)裝置、真空熱板烘烤裝置或爐子的熱處理方法，從而形成最外層，並且最外層具有5nm的厚度。
相移膜104對於波長為200nm的曝光光線的透射率為5%至10%，透射率優選為5%至8%，更優選為6%，相位度數為 170°至190°，相位度數優選為180°。
此外，可以在形成相移膜104之後，根據需要對相移膜104進行熱處理製程以改善其性能。
遮光膜106可以包括金屬膜或金屬化合物膜，該金屬膜含有選自鉻(Cr)、鈦(Ti)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鋁(Al)、錳(Mn)、鎘(Cd)、鎂(Mg)、鋰(Li)、硒(Se)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)及鎢(W)中的一種或多種金屬，所述金屬化合物膜除了上述金屬之外，還包含氧(O)、氮(N)、碳(C)中的一種或多種輕元素。
遮光膜106可以包括單層或多層。例如，當遮光膜106具有雙層結構時，可以將下層設置為用於遮擋曝光光線的遮光膜，並且可以將上層設置為用於減少曝光光線的反射率的抗光層膜(anti-layered film)。
遮光膜106可以僅包含鉻(Cr)，或者包含鉻(Cr)化合物，該鉻(Cr)化合物除了包含鉻(Cr)之外，還含有氧(O)、氮(N)及碳(C)中的一種或多種，諸如CrO、CrN、CrC、CrON、CrCN、CrCO或CrCON。例如，當遮光膜106具有由下層膜及上層膜構成的雙層結構時，下層膜可以包含CrN，並且上層膜可以包含CrON。此外，各種結構都是可能的。
為了提高蝕刻率，遮光膜106也可以包含這樣的化合物，該化合物除了含有鉻(Cr)之外，還含有鉬(Mo)。在這種情況下， 遮光膜106可以僅包含鉬鉻(MoCr)，或者包含諸如MoCrO、MoCrN、MoCrC、MoCrON、MoCrCN、MoCrCO及MoCrCON之類的鉬鉻(MoCr)化合物。例如，當遮光膜106包含鉬鉻(MoCr)化合物時，遮光膜106具有高蝕刻速率，從而可以將抗蝕劑膜112設置為薄膜，由此改善CD線性度。
遮光膜106的厚度為200Å至800Å，並且優選為400Å至700Å。當遮光膜106的厚度為200Å以下時，它基本上不執行遮擋曝光光線的功能。當遮光膜106的厚度為800Å以上時，遮光膜106變得更厚，因此降低了用於實現輔助形狀圖案的解析度及精度。
遮光膜106的光密度為2.5至3.5，並且對於波長為200nm以下的曝光光線的表面反射率為10%至30%。
抗蝕劑膜112採用化學放大型抗蝕劑(CAR)，其厚度為400Å至2,000Å，優選為600Å至1,500Å。
圖3示出了根據本公開的第二結構的相移空白罩幕的橫截面圖。
參照圖3，根據本公開的第二結構的相移空白罩幕200至少包括依次層疊在透明基板102上的相移膜104、遮光膜106、硬質罩膜108及抗蝕劑膜112。此處，相移膜104、遮光膜106及抗蝕劑膜112等同於參照圖1描述的根據第一結構的相移空白罩幕100中的那些膜。
硬質罩膜108形成在遮光膜106及抗蝕劑膜112之間， 並且用作形成遮光膜圖案的蝕刻光罩。為此，硬質罩膜108由對於遮光膜106具有蝕刻選擇性的材料製成，並且優選包含矽化鉬(MoSi)、矽(Si)，或除了矽化鉬(MoSi)或矽(Si)之外還包含氧(O)、氮(N)及碳(C)中的一種或多種的矽化鉬(MoSi)或矽(Si)化合物。
硬質罩膜108的厚度為10Å至150Å，厚度優選為20Å至100Å，使得用作硬質罩膜108的蝕刻光罩的抗蝕劑膜112可以製成薄膜，從而改善CD線性度。
圖4示出了根據本公開的第三結構的相移空白罩幕的截面圖。
參照圖4，根據本公開第三結構的相移空白罩幕300至少包括依次層疊在透明基板102上的相移膜104、遮光膜106、硬質罩膜108、金屬膜110及抗蝕劑膜112。
此處，相移膜104、遮光膜106、硬質罩膜108及抗蝕劑膜112等同於參照圖3描述的根據第二結構的相移空白罩幕200中的那些膜。
設置金屬膜110，以提高硬質罩膜108及抗蝕劑膜112之間的黏附力，並且輔助地用作下方硬質罩膜108的蝕刻光罩。
為此，金屬膜110由與抗蝕劑膜112具有良好黏附性並且對下方的硬質罩膜108具有蝕刻選擇性的材料製成。如上所述，當硬質罩膜108包含矽化鉬(MoSi)、矽(Si)、或者除了矽化鉬(MoSi)或矽(Si)之外還包含氧(O)、氮(N)及碳(C)中的 一種或多種的矽化鉬(MoSi)或矽(Si)化合物時，金屬層110可以例如僅包含鉻(Cr)或包含鉻(Cr)化合物，該鉻(Cr)化合物除了含有鉻(Cr)之外，還含有氧(O)、氮(N)及碳(C)中的一種或多種。
金屬膜110的厚度為10Å至150Å，並且厚度優選為100Å以下。
此外，儘管未示出，但根據本公開的相移空白罩幕可以包括選擇性地形成在抗蝕劑膜上的電荷耗散膜。電荷耗散膜包含自摻雜水溶性導電聚合物，其防止曝光過程中的電子充電現象，並防止抗蝕劑膜112因充電現象而發生熱變形。電荷耗散膜的厚度為100Å至800Å，優選為400Å以下。根據本公開，透過電荷耗散膜實現了高解析度。
(實施方案)
實施方案#1：相移空白罩幕及光罩的製造方法I
參照圖1及圖2，使用DC磁控濺射裝置及添加有硼(B)作為雜質的矽(Si)靶來製造根據本公開的相移空白罩幕，並且在尺寸為6英寸×6英寸×0.25英寸的透明基板102上形成相移膜104。
控制透明基板102，使得對於波長為193nm的曝光光線，具有2nm以下的雙折射，並且平坦度為0.3μm以下，且透射率為90%以上。
相移膜104被設計為具有雙層結構，並且透過注入Ar：N2 =7.0sccm：5.0sccm的製程氣體，並施加0.7kW的製程功率，從而形成SiN膜作為鄰近基板的第一相移膜114。透過使用基於X射線源的XRR裝置測量厚度，結果表明第一相移膜114顯示出62nm的厚度，並且透過使用AES分析組成比，結果表明其組成為：Si：N=68原子%：32原子%。
然後，向第一相移膜114上注入Ar：N2：NO=7sccm：7sccm：7sccm的製程氣體，並施加0.7kW的製程功率，由此形成厚度為4nm且組成比Si：N：O=21原子%：5原子%：74原子%的SiON膜。
透過n & k系統測量對於193nm波長的曝光光線的透射率及相位度數，結果表明，相移膜104顯示出5.7%的透射率及181°的相位度數。這意味著使用所製造的相移膜作為相移膜104沒有問題。
然後，透過真空RTP在350℃的溫度下對相移膜104進行20分鐘的熱處理，從而降低了相移膜104的應力(stress)。
接著，使用鉻(Cr)靶在相移膜104上形成具有鉻(Cr)化合物的雙層結構的遮光膜106。透過注入Ar：N2=5sccm：9sccm的製程氣體，並施加1.4kW的製程功率，從而形成厚度為28nm的CrN膜作為遮光膜106中與相移膜104相鄰的下層。透過注入Ar：N2：NO=3sccm：10sccm：5sccm的製程氣體，並施加0.6kW的製程功率，從而形成厚度為10nm的CrON膜作為遮光膜106的上層。對於波長為193nm的曝光光線，遮光膜106的光密度為 3.05，並且反射率為30%。
然後，用厚度為150nm的化學放大型抗蝕劑膜112旋塗遮光膜106，由此完成了相移空白罩幕100的製造。
對於使用相移空白罩幕100製造的光罩，首先對抗蝕劑膜112進行曝光，然後在108℃的溫度下進行曝光後烘烤(PEB)10分鐘。
然後，透過顯影液使抗蝕劑膜112圖案化以形成抗蝕劑圖案，並且在使用抗蝕劑圖案作為蝕刻光罩的同時，使用氯氣對遮光膜106進行乾式蝕刻處理，由此形成遮光膜圖案。
然後，除去抗蝕劑膜圖案(其無關緊要)，然後在使用遮光膜圖案作為蝕刻光罩的同時，使用氟氣對相移膜104進行乾式蝕刻處理，由此形成相移膜圖案。
接下來，用第二抗蝕劑塗布上述結構，暴露除了外邊緣之外的主區域從而形成第二抗蝕劑膜圖案，然後透過去除暴光的遮光膜來最終製造光罩。
透過MPM-193系統測量如上所述製造的光罩的透射率及相位度數，結果表明該光罩顯示出6.1%的透射率及182°的相位度數。這意味著使用製造的光罩作為相移罩幕沒有問題。
[比較例#1]
與前述實施方案#1一樣，使用DC磁控濺射裝置及矽化鉬(MoSi)靶(Mo：Si=10原子%：90原子%)在透明基板上形成具有雙層結構的相移膜。
在相移膜中，透過注入Ar：N2=7sccm：10sccm的製程氣體，並施加0.7kW的製程功率，從而形成厚度為60nm的MoSiN膜作為鄰近基板的第一相移膜。透過向第一相移膜上注入Ar：N2：NO=7sccm：7sccm：7sccm的製程氣體，並施加0.6kW的製程功率，從而形成厚度為5nm的MoSiON膜。
透過測量相移膜對於波長為193nm的曝光光線的透射率及相位度數，結果表明相移膜顯示出5.8%的透射率及182°的相位度數。
然後，透過與實施方案#1相同的製程來製造空白罩幕及光罩。
實施方案#2：包括硬質罩膜的相移空白罩幕的製造方法
在該實施方案中，如圖3所示，在透明基板102上依次設置相移膜104、遮光膜106、硬質罩膜108及抗蝕劑膜112。
在這種情況下，透明基板102、相移膜104及遮光膜106與實施方案#1中的那些相同。
在形成實施方案#1的遮光膜106之後，使用DC磁控管濺射裝置及添加有作為硼(B)雜質的矽(Si)靶，透過注入Ar：N2：NO=7sccm：7sccm：5sccm的製程氣體，並施加0.7kW的製程功率，從而在遮光膜106上形成厚度為5nm的SiON膜作為硬質罩膜108。
為了提高硬質罩膜108及抗蝕劑膜112之間的黏附性，在150℃的溫度下沉積汽化的六甲基二矽氮烷 (hexamethyldisilazane；HMDS)20分鐘。
然後，用厚度為80nm的化學放大型抗蝕劑膜112旋塗硬質罩膜108，從而完成了相移空白罩幕200的製造。
對於使用相移空白罩幕100製造的光罩，首先對抗蝕劑膜112進行曝光，然後在108℃的溫度下進行曝光後烘烤(post expose bake；PEB)10分鐘。
然後，透過顯影液使抗蝕劑膜112圖案化以形成抗蝕劑圖案，並且在使用抗蝕劑圖案作為蝕刻光罩的同時，使用氯氣對遮光膜106進行乾式蝕刻處理，由此在下方的硬質罩膜108上形成遮光膜圖案。
然後，除去抗蝕劑膜圖案(這無關緊要)，然後使用硬質罩膜108作為蝕刻光罩的同時，使用氟氣對硬質罩膜108進行乾式蝕刻處理，由此在遮光膜106上形成遮光膜圖案。
然後，使用遮光膜圖案作為蝕刻光罩的同時，使用氟氣對相移膜104進行乾式蝕刻，從而形成相移膜圖案。
接下來，用第二抗蝕劑塗布上述結構，將除了外邊緣之外的主區域曝光從而形成第二抗蝕劑膜圖案，然後透過去除曝光的遮光膜來最終製造光罩。
透過測試如上所述製造的光罩的CD性能，結果表明光罩顯示出3nm的IS-IL CD線性度。該結果與實施方案#1相比有所改善。
實施方案#3：包括硬質罩膜及金屬膜的相移空白罩幕的 製造方法
在此實施方案中，參照圖4，在透明基板102上依次設置相移膜104、遮光膜106、硬質罩膜108、金屬膜110及抗蝕劑膜112。
在這種情況下，透明基板102、相移膜104、遮光膜106、硬質罩膜108及抗蝕劑膜112與實施方案#1及實施方案#2中的那些相同。
在形成實施方案#2中的硬質罩膜108之後，利用過DC磁控裝置及鉻(Cr)靶，透過注入Ar=8sccm的製程氣體並施加0.7kW的製程功率，從而製成厚度為5nm的Cr膜作為金屬膜110。
然後，透過在金屬膜110上形成抗蝕劑膜112來完成相移空白罩幕300的製造。
實施方案#4：相移空白罩幕的光罩的製造方法II
在該實施方案中，參照圖1及圖2，使用DC磁控濺射裝置及添加有硼(B)作為雜質的矽(Si)靶，在透明基板102上形成相移膜104。
相移膜104被設計為具有雙層結構，並且透過注入Ar：N2=7.0sccm：3.0sccm的製程氣體，並施加0.7kW的製程功率，從而形成SiN膜作為鄰近基板的第一相移膜114。透過使用基於X射線源的XRR裝置測量其厚度，結果表明第一相移膜114顯示出11nm的厚度，並且透過使用AES分析組成比，結果表明其組成比為：Si：N=76原子%：24原子%。
然後，向第一相移膜114上注入Ar：N2=7sccm：24sccm的製程氣體並施加0.7kW的製程功率，由此形成厚度為62nm且組成比Si：N=44原子%：56原子%的SiN膜作為第二相移膜116。
透過n & k系統測量對於具有193nm波長的曝光光線的透射率及相位度數，結果表明，相移膜104顯示出5.7%的透射率及182°的相位度數。這意味著使用所製造的相移膜作為相移膜104沒有問題。
然後，透過真空RTP在350℃的溫度下對相移膜104進行20分鐘的熱處理，從而降低了相移膜104的應力。
實施方案#5：耐化學品性的測試
在該實施方案#5中，分別對由實施方案#1及實施方案#4製造的相移膜圖案進行5次SPM清潔製程及SC-1(NH4OH：H2O2：DI-Water=1：1：50)清潔製程，這構成了1個循環(cycle)，然後評價它們的耐化學品性，其中SPM清潔製程在90℃的溫度下進行10分鐘，SC-1清潔製程在60℃的溫度下進行10分鐘。
其結果是，在五次重複清潔製程後，由實施方案#1製造的相移膜的透射率變化為0.06%，相位度數變化為0.04°，並且由實施方案#4製造的相移膜的透射率變化為0.09%，相位度數變化為0.95°。另一方面，由比較例#1製作的相移膜的透射率變化為0.38%，相位度數變化為5.09°。這些結果表明，在光罩清潔製程及晶圓光刻製程之後，在為了再次使用而進行的清潔製程中，比 較例#1的相移膜的耐化學品性相對較弱。
此外，在清潔製程之後，透過CD-SEM測量了對於500nm的線&空間圖案的CD的變化。其結果是，實施方案#1的相移膜圖案的CD變化為0.2nm，而實施方案#4的相移膜圖案的CD變化為0.4nm。另一方面，比較例#1的相移膜圖案的CD變化為1.6nm。因此，實施方案#1的相移膜圖案的CD也是優異的。
實施方案#6：耐曝光性的測試
在該實施方案#6中，對由實施方案#1及實施方案#4以及比較例#1製造的相移光罩就耐曝光性進行評價。
在向200nm的線&空間圖案施加30kJ、60kJ及100kJ的能量後，透過測量CD的變化來進行耐曝光性測試。結果，實施方案#1的相移膜圖案的CD增加了4nm、9nm及15nm，並且實施方案#4的相移膜圖案的CD增加了4nm、10nm及16nm。另一方面，比較例#1的相移膜圖案的CD增加了12nm、30nm及60nm。因此，比較例#1的相移膜圖案的CD的變化相對較大。
根據本公開，由於相移膜由不含過渡金屬的矽(Si)基材料製成，所以提供了具有優異的耐曝光光線的耐光性及耐化學品清潔的耐化學品性的空白罩幕及光罩。
由此，即使在重複進行晶圓光刻製程的情況下，也能夠在製作光罩時精密地控制小型化圖案的CD，並且能夠延長光罩的壽命。
儘管已經用示例性實施方案示出並描述了本公開，但是 本公開的技術範圍不限於前述實施方案中公開的範圍。因此，本領域普通技術人員將會理解，可以由這些示例性實施方案進行各種改變及修改。此外，如在所附權利要求中定義的，顯而易見的是這些改變及修改都包括在本公開的技術範圍內。

Claims (22)

  1. 一種相移空白罩幕，其在透明基板上至少具有相移膜及抗蝕劑膜，其中：所述相移膜具有包括兩層或更多層的多層膜結構，所述相移膜包括依次形成在所述透明基板上的第一相移膜及第二相移膜，所述第一相移膜包含矽(Si)及氮(N)，並且所述矽(Si)的含量為40原子%至80原子%，以及所述相移膜僅包含矽(Si)或包含矽(Si)化合物，且不含過渡金屬。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述矽(Si)化合物為SiO、SiN、SiC、SiON、SiCO、SiCN、SiCON、SiBO、SiBN、SiBC、SiBON、SiBCO、SiBCN及SiBCON中的一種。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中：所述第一相移膜的厚度為整個所述相移膜的厚度的80%或大於80%。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的相移空白罩幕，其中所述第二相移膜包含矽(Si)、氮(N)及氧(O)，其中所述矽(Si)的含量為10原子%或大於10原子%，所述氮(N)的含量為3原子%或大於3原子%，並且所述氧(O)的含量為6原子%或大於6原子%。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的相移空白罩幕，其中與所述第一相移膜相比，所述第二相移膜的相位度數及透射率的變化相對於厚度變化而言較小。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的相移空白罩幕，其中所述相移膜的厚度為50nm至90nm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中所述第一相移膜的厚度為20nm或小於20nm，並且所述第二相移膜的厚度為40nm或大於40nm。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的相移空白罩幕，其中所述第二相移膜包含矽(Si)及氮(N)，並且所述第二相移膜的氮(N)含量高於所述第一相移膜的氮(N)含量。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的相移空白罩幕，其中所述第二相移膜包含10原子%或大於10原子%的氮(N)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，還包括設置在所述第二相移膜上的第三相移膜。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的相移空白罩幕，其中所述第三相移膜包含矽(Si)、氮(N)及氧(O)，或者包含矽(Si)及氮(N)。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的相移空白罩幕，其中所述第三相移膜的厚度為5nm。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，其中對於波長為200nm或小於200nm的曝光光線，所述相移膜的透射率為5%至10%。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，還包括設置在所述相移膜上並且相對於所述相移膜具有蝕刻選擇性的遮光膜。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的相移空白罩幕，其中所述遮光膜包含Cr、MoCr、以及除了Cr或MoCr之外還含有氧(O)、氮(N)及碳(C)中的一種或多種元素的化合物中的一者。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的相移空白罩幕，還包括設置在所述遮光膜上並且相對於所述遮光膜具有蝕刻選擇性的硬質罩膜。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的相移空白罩幕，其中所述硬質罩膜包含MoSi、Si、以及除了MoSi之外還含有氧(O)、氮(N)及碳(C)中的一種或多種元素的化合物中的一者。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的相移空白罩幕，還包括設置在所述硬質罩膜上並且相對於所述硬質罩膜具有蝕刻選擇性的金屬膜。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的相移空白罩幕，其中所述金屬膜包含Cr、以及除了Cr之外還含有氧(O)、氮(N)及碳(C)中的一種或多種元素的化合物中的一者。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的相移空白罩幕，其中所述金屬膜的厚度為10Å至150Å。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的相移空白罩幕，還包括設置在所述抗蝕劑膜上並包含自摻雜水溶性導電聚合物的電荷耗散膜。
  22. 一種相移光罩，其由根據申請專利範圍第1項至第21項中任一項所述的相移空白罩幕製造。
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